SimuSplit : Simulación para la gestión dinámica de splits y optimización de recursos en redes 5G/6G.

Abstract

Las redes móviles son fundamentales para las comunicaciones humanas, facilitando la interacción social, el acceso a la educación, la economía global y los servicios críticos. Estas redes están en constante evolución : mientras las redes 5G son una realidad en muchos países, ya se están sentando las bases para la transición hacia las redes 6G. En este contexto, surge OpenRAN, una arquitectura que promueve la interoperabilidad entre diferentes fabricantes mediante componentes desagregados y virtualizados, conectados a través de interfaces abiertas y estándares definidos. Tanto la 3GPP (3rd Generation Partnership Project) como OpenRAN prevén configuraciones variadas que permitan elegir distintos puntos de split funcionales en las redes de acceso. Los puntos de split funcionales dividen las tareas de procesamiento en diferentes nodos de la red, como la unidad de radio (RU) y las unidades centralizadas o distribuidas (CU/DU). La 3GPP define 8 puntos de splits diferentes, pero cada uno implica compromisos: un split alto reduce la carga de datos en los enlaces, pero requiere mayor capacidad de procesamiento local; mientras que un split bajo centraliza el procesamiento, aumentando la latencia y la demanda de ancho de banda en la red de interconexión; esta en general es una red óptica. La selección óptima depende del estado de la red y de las necesidades específicas del servicio, como fiabilidad, latencia y capacidad. Esta flexibilidad es clave para satisfacer la creciente demanda de aplicaciones avanzadas como cloud computing, streaming 8K e Internet de las cosas (IoT). Este proyecto se enmarca en la línea de investigación del proyecto CSIC I+D ?Convergencia Óptico-Móvil para Redes Avanzadas?, que aborda múltiples ejes relacionados con el diseño y la optimización de estas redes. Entre ellos se incluyen el desarrollo de nuevas arquitecturas de monitoreo, algoritmos de aprendizaje automático para la asignación de recursos dinámicos y la experimentación con plataformas de simulación. Estas actividades combinan teoría y práctica, utilizando tanto simuladores como testbeds para validar los enfoques propuestos. En este contexto, nuestro proyecto de fin de carrera busca contribuir al diseño y evaluación de arquitecturas óptico-móviles avanzadas. En este proyecto de grado, se desarrolló una herramienta de simulación basada en bibliotecas de código abierto para OMNeT++, enfocada en la implementación de puntos de split funcionales definidos por la 3GPP. Se decidió implementar 3 de ellos : un split bajo (split 2 : entre capas PDCP y RLC), uno medio (split 4 : entre capas RLC y MAC) y uno alto (split 6: entre capas MAC y PHY). Al mismo tiempo se diseñó una nueva entidad que implementa estos splits y que permite gestionar dinamicamente la configuración del punto de split durante la simulación. Para evaluar la herramienta, se consideraron distintos escenarios de interés para las redes 5G, incluyendo topologías con multidominio tecnológico (óptico-móvil), y se analizó el efecto que tiene el punto de split en métricas como el retardo.